【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬材料，尤其涉及一種具有超高強(qiáng)度的雙相片層結(jié)構(gòu)的coniv中熵合金絲材及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、橋梁鋼索、航母阻攔索、輪胎簾線等民生、軍工領(lǐng)域需要使用大量可靠的高性能線材，這些線材需要具有超高的強(qiáng)度和塑性。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高性能線材的需求越來(lái)越大，首先，高的強(qiáng)度和塑性可以提高部件安全性，保障人民生命安全；其次，更高的強(qiáng)度也有利于減少材料用量，利于輕量化需求。
2、中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)cn?102181786?a和cn?102634730?a分別介紹了1670mpa級(jí)與1860mpa級(jí)橋梁纜索鋼絲的制備方法，其成品鋼絲的強(qiáng)度均小于2000mpa，很難滿足現(xiàn)代橋梁建設(shè)對(duì)橋梁纜索強(qiáng)度越來(lái)越高的需求。中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)cn?109280853?a介紹了一種超細(xì)貝氏體鋼絲的制備方法，該方法制備的鋼絲雖然具備較好的強(qiáng)塑性能，但其強(qiáng)度仍在2000mpa級(jí)。中國(guó)授權(quán)公告號(hào)為cn?109628837?b公開了一種超細(xì)貝氏體型橋梁纜索鋼及其制備方法，該方法制備的鋼絲抗拉強(qiáng)度為1800～2100mpa。目前高強(qiáng)度鋼絲強(qiáng)度尚未突破2500mpa。此外，以fe元素為單一主元的設(shè)計(jì)思路使得其強(qiáng)度的前景十分有限，因?yàn)殡y以通過(guò)改變其組織結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控性能。中/高熵合金是近年來(lái)誕生的一種新型合金，這類合金中至少包含3個(gè)主要元素，并具有典型的高熵效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、雞尾酒效應(yīng)和晶格畸變效應(yīng)，從而使其擁有非常優(yōu)異的綜合性能。同時(shí)，盡管由于高熵效應(yīng)使得其在高溫下通常形成單一的固溶體相，但中低溫下由于組成元素眾多而易形成第二相。這些第二相的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)旨在突破目前冷拔絲材強(qiáng)度高塑性差的困境，提供一種超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材及制備方法，實(shí)現(xiàn)coniv中熵合金絲材抗拉強(qiáng)度超過(guò)2.5gpa，延伸率不小于5％。
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材，合金組分按原子百分比組成為：co30％～35％、ni?30％～35％、v?30％～35％，各組分原子百分比之和為100％。其中v元素的作用是提高合金體系的原子半徑差，起到增強(qiáng)屈服應(yīng)力的作用。ni元素可以增加體系冶煉過(guò)程中的流動(dòng)性，還可以穩(wěn)定fcc相。co元素同樣可以穩(wěn)定fcc相結(jié)構(gòu)，同時(shí)促進(jìn)κ相形成，促進(jìn)析出強(qiáng)化作用。
4、所述合金絲材的抗拉強(qiáng)度超過(guò)2.5gpa，延伸率不小于5％。
5、超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材的制備方法，包括如下工藝步驟：熔煉、熱軋、均勻化、冷軋、冷拔；在冷拔前、冷軋后，還要對(duì)板材進(jìn)行退火處理，具體內(nèi)容包括：
6、1)熔煉：按設(shè)計(jì)的合金各組分原子配比配取各組分，在氬氣保護(hù)下進(jìn)行電弧熔煉，爐內(nèi)真空度小于等于5×10-3pa，氬氣氣體壓力為4～6mpa；熔煉電流為250～330a，通過(guò)吸鑄得到長(zhǎng)方體鑄錠，尺寸為(10～15)mm×(10～15)mm×(100～120)mm，其中合金各組分原料材料為純度大于99.98％的高純固體顆粒，避免引入雜質(zhì)，熔煉過(guò)程重復(fù)3～5次后進(jìn)行吸鑄。
7、鑄錠經(jīng)熱軋、均勻化、冷軋、退火、冷拔處理后，得到具有雙相片層結(jié)構(gòu)的coniv中熵合金線材。
8、2)熱軋：熱軋前1100～1150℃保溫，到溫后保溫25～45min后進(jìn)行熱軋，終軋溫度為900～1050℃，熱軋采用多道次熱軋，單道次下壓量為1～2mm，熱軋總壓下量不小于40％。
9、3)均勻化：熱軋后板材在1100～1200℃的真空中均勻化處理2～5h，隨后水淬。
10、4)冷軋：均勻化后板材進(jìn)行多道次冷軋?zhí)幚恚瑔蔚来蜗聣毫繛?.5～1.5mm，冷軋總壓下量不小于80％。
11、5)退火：冷軋后板材在真空中進(jìn)行退火處理，退火溫度為850～900℃，退火時(shí)間為5～15min，隨后水淬。
12、6)冷拔：使用線切割將退火后的板材切割成(1～2)mm×(1～2)mm×(300～500)mm的長(zhǎng)條，隨后進(jìn)行多道次冷拔處理，單道次下壓量為(0.02～0.05)mm，總冷拔量不小于90％。
13、本專利技術(shù)一種超高強(qiáng)度的雙相片層結(jié)構(gòu)的coniv中熵合金線材制備方法，制備的coniv中熵合金線材具有fcc相和κ相的雙相片層結(jié)構(gòu)，抗拉強(qiáng)度不小于2.5gpa，斷后延伸率不小于5％。
14、根據(jù)引用[材料科學(xué)與工程a：s.r.reddy,s.yoshida,u.sunkari,a.lozinko,j.joseph,r.saha,d.fabijanic,s.guo,p.p.bhattacharjee,n.tsuji,materials?scienceand?engineering:a764(2019):138226]的記載，通過(guò)冷軋、溫軋、冷拔等方法制備的中\(zhòng)高熵合金強(qiáng)度最高的僅1.94gpa，同時(shí)，斷后伸長(zhǎng)率降至2.4％。可見本專利技術(shù)的一種超高強(qiáng)度的雙相片層結(jié)構(gòu)的coniv中熵合金線材的強(qiáng)度不小于2.5gpa，是目前中/高熵合金所報(bào)道的最高抗拉強(qiáng)度，并且仍保留超過(guò)5％的斷后延伸率(見附圖6)。根據(jù)引用[材料科學(xué)技術(shù):hanchen?feng,lei?cai,linfeng?wang,xiaodan?zhang,feng?fang,journal?ofmaterials?science&technology?97(2022):89-100.]對(duì)比常見的珠光體鋼絲，在滿足強(qiáng)度方面性能需求的同時(shí)，塑性得到了顯著提升。
15、本專利技術(shù)工藝設(shè)計(jì)理由：通過(guò)在冷拔前在coniv合金中預(yù)先引入κ相，使得冷拔態(tài)樣品在獲得超高強(qiáng)度的同時(shí)兼?zhèn)湟欢ǖ乃苄裕潢P(guān)鍵在于冷拔后形成的片層狀κ相在拉伸過(guò)程中會(huì)分散裂紋開裂，起到延緩應(yīng)力集中的作用。總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)真空電弧熔煉制備的coniv中熵合金成分偏析嚴(yán)重，通過(guò)熱軋及其后續(xù)均勻化可以有效緩解成分偏析問(wèn)題。均勻化后進(jìn)行冷軋降低板材厚度，引入變形量，為后續(xù)退火以及再結(jié)晶提供驅(qū)動(dòng)力。κ相會(huì)在退火溫度小于900℃時(shí)析出，但退火溫度降低至850℃以下時(shí)，則會(huì)生成脆硬的σ相，導(dǎo)致強(qiáng)韌性都降低。因此退火溫度選擇在850～900℃進(jìn)行。
16、本專利技術(shù)一種超高強(qiáng)度的雙相片層結(jié)構(gòu)的coniv中熵合金線材中，通過(guò)控制冷拔前的退火溫度，調(diào)控合金的微觀組織結(jié)構(gòu)。根據(jù)xrd結(jié)果(見附圖1)，退火溫度為850℃時(shí)為fcc相和κ相的雙相結(jié)構(gòu)。sem結(jié)果(見附圖2)證實(shí)了基體中出現(xiàn)一些長(zhǎng)條狀析出相。而隨后的冷拔使得等軸晶晶界破碎并拉長(zhǎng)。此外，由于長(zhǎng)條狀析出相是可變形的，在隨后的冷拔過(guò)程中亦可被顯著拉長(zhǎng)成纖維狀，與原基體形成雙相片層結(jié)構(gòu)(見附圖3)。這種硬質(zhì)相的引入是該雙相片層結(jié)構(gòu)的coniv中熵合金線材具有超高強(qiáng)度的原因。因此，退火溫度對(duì)coniv中熵合金的力學(xué)性能有著顯著影響，本專利技術(shù)則通過(guò)控制退火溫度(850～900℃)在coniv中熵合本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材，其特征在于，合金組分按原子百分比組成為：Co?30％～35％、Ni?30％～35％、V?30％～35％，各組分原子百分比之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材，其特征在于，所述合金絲材的抗拉強(qiáng)度超過(guò)2.5GPa，延伸率不小于5％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材的制備方法，包括如下工藝步驟：熔煉、熱軋、均勻化、冷軋、冷拔；其特征在于，在冷拔前、冷軋后，還要對(duì)板材進(jìn)行退火處理，具體內(nèi)容包括：冷軋后板材在真空中進(jìn)行退火處理，退火溫度為850～900℃，退火時(shí)間為5～15min，隨后水淬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材的制備方法，其特征在于，所述的熔煉包括：在氬氣保護(hù)下進(jìn)行電弧熔煉，爐內(nèi)真空度小于等于5×10-3Pa，氬氣氣體壓力為4～6MPa；熔煉電流為250～330A，通過(guò)吸鑄得到長(zhǎng)方體鑄錠。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材的制備方法，其特征
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材的制備方法，其特征在于，所述的均勻化包括：熱軋后板材在1100～1200℃的真空中均勻化處理2～5h，隨后水淬。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材的制備方法，其特征在于，所述的冷軋包括：均勻化后板材進(jìn)行多道次冷軋?zhí)幚恚瑔蔚来蜗聣毫繛?.5～1.5mm，冷軋總壓下量不小于80％。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)CoNiV中熵合金絲材的制備方法，其特征在于，所述的冷拔包括：使用線切割將退火后的板材切割成長(zhǎng)條，隨后進(jìn)行多道次冷拔處理，單道次下壓量為0.02～0.05mm，總冷拔量不小于90％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材，其特征在于，合金組分按原子百分比組成為：co?30％～35％、ni?30％～35％、v?30％～35％，各組分原子百分比之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材，其特征在于，所述合金絲材的抗拉強(qiáng)度超過(guò)2.5gpa，延伸率不小于5％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材的制備方法，包括如下工藝步驟：熔煉、熱軋、均勻化、冷軋、冷拔；其特征在于，在冷拔前、冷軋后，還要對(duì)板材進(jìn)行退火處理，具體內(nèi)容包括：冷軋后板材在真空中進(jìn)行退火處理，退火溫度為850～900℃，退火時(shí)間為5～15min，隨后水淬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)雙相片層結(jié)構(gòu)coniv中熵合金絲材的制備方法，其特征在于，所述的熔煉包括：在氬氣保護(hù)下進(jìn)行電弧熔煉，爐內(nèi)真空度小于等于5×10-3pa，氬氣氣體壓力為4～6mpa；熔煉電流為250～330a，通過(guò)吸鑄得到長(zhǎng)方體鑄錠。
5...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：代春朵，郭呈宇，李江文，李天怡，鄧林，張勇，鞏俐，安濤，孫美慧，蔣健博，秦哲，劉文月，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鞍鋼集團(tuán)北京研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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